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德国研究人员开发新型智能材料为房屋和汽车提供可持续制冷和加热解决方案

盖世汽车 Elisha 2025-03-22 10:52:08

核心提示：该系统利用镍钛（Ni-Ti）形状记忆合金中的“弹性热效应”，可以在不使用挥发性制冷剂或燃烧化石燃料的情况下进行制冷和加热。

盖世汽车讯据外媒报道，德国萨尔大学（Saarland University）和机电一体化和自动化技术中心（ZeMA）公布了一项创新的空气调节技术，有望实现显著的节能和环保效益。

（图片来源：萨尔大学）

该系统利用镍钛（Ni-Ti）形状记忆合金中的“弹性热效应”，可以在不使用挥发性制冷剂或燃烧化石燃料的情况下进行制冷和加热。这种突破性方法被称为弹性热量学，比传统的系统更为清洁。

萨尔大学的Stefan Seelecke和Paul Motzki教授表示，其原型展示了如何通过超薄Ni-Ti丝或片的重复机械变形，有效地将热量从一个地方转移至另一个地方。其结果是空调系统可以作为冰箱和热泵，提供比普通装置更高的能效。

镍钛的“形状记忆”特性是实现弹性热冷却的驱动力。当水在固体、液体和气体之间转换时，镍钛诺在两种固体结晶相之间转变。该材料在拉伸状态（即处于张力下）时吸收热量。一旦负荷被释放，该合金就会回复到原来的状态，并将热量释放到其他地方。经过受压或未受压材料的空气，以高度可控的方式获得或损失热量。围绕这一现象来构建功能系统，需要进行复杂的工程设计。

现在，研究人员已设计出原型，可以循环拉伸和放松镍钛线或薄板。热量从流动的介质（如空气或水-乙二醇混合物）中传入或传出，并持续运行。由于不使用标准制冷剂，这些原型充分降低了环境损害风险，同时提高整体能效。大众汽车和弗劳恩霍夫研究所等机构正在与该团队合作，以开发电动汽车、住宅建筑等方面的应用。

无论使用该系统进行冷却还是加热，该团队都能实现20℃左右的温差。目前正在开发的第一批原型包括一个用于电动汽车的轻型空调装置和一个适合电动汽车牵引电池的冷却系统。

通过将尖端材料科学与实际工程相结合，该团队为未来实现更安全、更清洁、更节能的气候控制奠定了基础。这些弹性热系统有望为家庭、车辆和其他领域提供更可持续的加热和制冷解决方案。